相模湾北東部には、北西-南東方向に並ぶ海丘の列とそれと平行する凹地、さらには直交するように、これらの地形を刻み込む海底谷がある。伊豆半島側の斜面は、火山噴出物からなり、ところどころに見られる椀を伏せたような小山は、伊豆半島の大室山・小室山と同様の単成火山である。1989年の海底噴火で誕生した伊東沖の手石海丘もそのような例である。相模湾の中央部は相模舟状海盆(トラフ)の北端に相当し、舟状海盆は南西に伸びて伊豆・小笠原海溝内のプレート三重点に達する。相模舟状海盆はプレート境界にあり、たびたび大地震の震源域となっている。外房の隆起と津波被害をもたらした元禄地震(1703)は、房総半島沖のプレート境界で起きたものである。また、1923年の関東大地震は相模舟状海盆の北端部付近で起き、その南の海盆底では地滑りなどもあり50m以上も深くなったという報告もある。